專利名稱：X射線凸度測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬板帶熱軋過(guò)程中對(duì)板帶材凸度進(jìn)行在線實(shí)時(shí)測(cè)量的裝置，尤其涉及三射源九探測(cè)器X射線凸度測(cè)量?jī)x，屬于金屬壓延加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在金屬板帶熱軋過(guò)程中，為了實(shí)時(shí)獲得高精度的帶材橫斷面厚度分布信息，使用一種板帶材凸度在線測(cè)量裝置，向板形自動(dòng)控制系統(tǒng)提供高精度的橫斷面厚度測(cè)量值。
目前，板帶材凸度在線測(cè)量裝置為雙C形架移動(dòng)掃描式凸度儀，雙C形架移動(dòng)掃描式凸度儀由一臺(tái)中心線測(cè)厚儀和一臺(tái)掃描式測(cè)厚儀兩部分組成。中心線測(cè)厚儀的測(cè)量點(diǎn)固定對(duì)準(zhǔn)在被測(cè)帶材寬度方向的中心位置，用于測(cè)量帶材中心線厚度，描述帶材沿長(zhǎng)度方向的厚度分布。掃描式測(cè)厚儀射線測(cè)量單元安裝在可以橫向移動(dòng)的C形架上，測(cè)量時(shí)，通過(guò)移動(dòng)C形架，掃描整個(gè)帶材橫斷面。但由于C形架的掃描移動(dòng)與帶材的軋制運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，實(shí)際測(cè)量軌跡在帶材上是一條斜線，測(cè)量的不是真正意義的橫截面。同時(shí)由于掃描速度受限制，測(cè)量信號(hào)無(wú)法實(shí)時(shí)用于反饋；另外，測(cè)厚儀在移動(dòng)時(shí)發(fā)生的顫動(dòng)將影響厚度測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種三射源九探測(cè)器X射線實(shí)時(shí)凸度測(cè)量?jī)x，取消專為厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)配置的測(cè)厚儀，使其兼具現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)時(shí)測(cè)量板帶材的橫斷面凸度分布，可同時(shí)向厚度控制系統(tǒng)和凸度控制系統(tǒng)提供相應(yīng)的厚度信息。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)X射線凸度測(cè)量?jī)x，包括X射線源、探測(cè)器，由X射線源發(fā)出X射線穿透被測(cè)帶材，輻射能部分被吸收，位于帶材另一側(cè)的探測(cè)器測(cè)定輻射強(qiáng)度，其特征在于設(shè)有三個(gè)X射線源和九個(gè)X射線探測(cè)器，三個(gè)X射線源安裝于C形架的上臂，在C形架底部的相對(duì)位置安裝有九個(gè)X射線探測(cè)器，并沿寬度方向成對(duì)稱均勻分布，C形架的橫向移動(dòng)進(jìn)入或退出軋制線；中心線測(cè)量單元對(duì)準(zhǔn)被測(cè)帶材寬度方向的中心位置，測(cè)量帶材中心線厚度，描述帶材沿長(zhǎng)度方向的厚度分布，將厚度信號(hào)傳送給厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)和凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)；九點(diǎn)測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理將結(jié)果輸送到凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)。
進(jìn)一步地，上述的X射線凸度測(cè)量?jī)x，每個(gè)X射線源對(duì)應(yīng)三個(gè)探測(cè)器，每三個(gè)探測(cè)器為一排，為了消除相鄰X射線源對(duì)探測(cè)器的干擾，中間的一排與左右的兩排呈平行錯(cuò)位排布，相應(yīng)地，三個(gè)X射線源也錯(cuò)位排布。
更進(jìn)一步地，上述的X射線凸度測(cè)量?jī)x，射線源安裝面的水平度誤差小于1/2000，探測(cè)器安裝面的水平度誤差小于1/2000。
再進(jìn)一步地，上述的X射線凸度測(cè)量?jī)x，射線源安裝面與探測(cè)器安裝面的平行度誤差小于1/2000。
本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在三射源九探測(cè)器X射線凸度測(cè)量?jī)x不僅實(shí)時(shí)測(cè)量板帶材的橫斷面厚度分布，而且中心線測(cè)量單元固定對(duì)準(zhǔn)在被測(cè)帶材寬度方向的中心位置，用于測(cè)量帶材中心線厚度，描述帶材沿長(zhǎng)度方向的厚度分布，同時(shí)為厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)和凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)提供厚度信號(hào)，取消專為厚度自動(dòng)控制(AGC)系統(tǒng)配置的測(cè)厚儀，同時(shí)9點(diǎn)測(cè)量信號(hào)也實(shí)時(shí)傳送給凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)，測(cè)量信號(hào)可同時(shí)參與板帶材的縱向和橫向厚度控制。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明圖1凸度測(cè)量?jī)x系統(tǒng)配置示意圖；圖2本發(fā)明凸度測(cè)量?jī)x的三射源九探測(cè)器與C形架的構(gòu)造示意圖；圖3本發(fā)明九個(gè)探測(cè)器的俯視分布示意圖。
圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表

具體實(shí)施方式
圖1所示，凸度測(cè)量?jī)x的系統(tǒng)配置，主要包括X射線源部分、探測(cè)器部分、電氣控制部分、內(nèi)部標(biāo)定箱、機(jī)械部分、凸度檢測(cè)信號(hào)處理單元、人機(jī)界面部分、冷卻系統(tǒng)。
輻射測(cè)量厚度的原理是，利用射線在金屬內(nèi)的衰減(或材料對(duì)輻射的吸收)特性來(lái)測(cè)量帶材的厚度。由輻射源發(fā)出的X射線或同位素放射線，穿透被測(cè)帶材，輻射能部分被吸收，位于帶材另一側(cè)的探測(cè)器測(cè)定輻射強(qiáng)度，并遵循下面的公式Im＝I0·e-μh，h＝1/μ·ln(I0/Im)，式中I0-吸收前射線強(qiáng)度，Im-吸收后射線強(qiáng)度，μ-物質(zhì)吸收系數(shù)，h-帶材厚度。探測(cè)器將檢測(cè)到的輻射強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為與帶材厚度成比例的電流信號(hào)并輸出到信號(hào)處理計(jì)算機(jī)，信號(hào)處理計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算得出被測(cè)帶材的厚度。
X射線源部分包括三套X射線源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和三個(gè)X射線管系統(tǒng)，用于產(chǎn)生所需要的X射線；X射線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由主控制板和功率驅(qū)動(dòng)板及電源三大部分組成，其中主控制板用于產(chǎn)生X射線的高壓和電流脈寬調(diào)制信號(hào)，并采集射線高壓和電流的反饋信號(hào)，進(jìn)行誤差比對(duì)后實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，保持射線源能量的穩(wěn)定。
探測(cè)器部分包括九套探測(cè)器，用于接收所對(duì)應(yīng)的X射線源產(chǎn)生的X射線，探測(cè)器微弱的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)放大、濾波后再傳送給凸度儀控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。
電氣控制部分用于測(cè)量信號(hào)的處理、X射線源工作狀態(tài)的控制、內(nèi)部標(biāo)定的操作與處理、凸度儀的操作與控制等。
內(nèi)部標(biāo)定箱用于凸度儀測(cè)量精度的校正，每隔8小時(shí)校正一次，以保持凸度儀較高的測(cè)量精度。
機(jī)械部分包括C形架及其驅(qū)動(dòng)裝置，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)C形架橫向移動(dòng)，進(jìn)入或退出軋制線。
凸度檢測(cè)信號(hào)處理單元用于測(cè)量信號(hào)的處理、轉(zhuǎn)換和輸出。
冷卻系統(tǒng)設(shè)有兩套水冷單元，一套用于C形架外壁冷卻，另一套用于射線源恒溫控制，防止X射線源及探測(cè)器過(guò)熱，保證測(cè)量精度，并有效延長(zhǎng)其使用壽命。
人機(jī)界面部分用于在操作臺(tái)對(duì)凸度儀進(jìn)行操作和參數(shù)的輸入等。
如圖2所示，第一射線源3、第二射線源4和第三射線源5均安裝于C形架1的上臂上，每個(gè)X射線源對(duì)應(yīng)三個(gè)探測(cè)器，九個(gè)X射線探測(cè)器裝于C形架底部上的相對(duì)位置上，且沿寬度方向成對(duì)稱分布(應(yīng)能覆蓋最大帶材寬度)，C形架1在電機(jī)2驅(qū)動(dòng)下可以橫向移動(dòng)，進(jìn)入或退出軋制線，中心線測(cè)量單元固定對(duì)準(zhǔn)在被測(cè)帶材6寬度方向的中心位置，用于測(cè)量帶材6中心線厚度，描述帶材6沿長(zhǎng)度方向的厚度分布，同時(shí)為厚度自動(dòng)控制(AGC)系統(tǒng)和凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)提供厚度信號(hào)，可取消專為AGC系統(tǒng)配置的測(cè)厚儀。九點(diǎn)測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理，并進(jìn)行合金補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償后通過(guò)數(shù)值分析的方法繪制出連續(xù)的斷面厚度曲線，并將結(jié)果輸送到凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中。
三射源九探測(cè)器X射線凸度測(cè)量?jī)x，每個(gè)X射線源對(duì)應(yīng)三個(gè)探測(cè)器，在帶材橫斷面上共分布九個(gè)測(cè)量點(diǎn)，如圖3所示為九個(gè)探測(cè)器的俯視分布示意圖，每三個(gè)探測(cè)器為一排，為了消除相鄰兩個(gè)X射線源對(duì)探測(cè)器的干擾，中間的一排與左右的兩排呈平行錯(cuò)位排布，相應(yīng)地，三個(gè)X射線源也錯(cuò)位排布。9個(gè)探測(cè)器實(shí)時(shí)測(cè)量板帶材的橫斷面厚度分布，而且中心線測(cè)量單元固定對(duì)準(zhǔn)在被測(cè)帶材寬度方向的中心位置，用于測(cè)量帶材中心線厚度，描述帶材沿長(zhǎng)度方向的厚度分布，同時(shí)為厚度自動(dòng)控制(AGC)系統(tǒng)和凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)提供厚度信號(hào)，可取消專為AGC系統(tǒng)配置的測(cè)厚儀。
具體安裝應(yīng)用時(shí)，要保證射線源安裝面的水平度誤差小于1/2000，探測(cè)器安裝面的水平度誤差小于1/2000；射線源安裝面與探測(cè)器安裝面的平行度誤差小于1/2000。
考慮到帶材的品種和溫度與儀器標(biāo)定時(shí)的差異會(huì)造成測(cè)量誤差，所設(shè)計(jì)的凸度儀具有溫度補(bǔ)償和合金補(bǔ)償功能，以提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
溫度補(bǔ)償公式為SK＝SW·(1+2·α·ΔT)，式中SK-補(bǔ)償后得到的室溫時(shí)的帶材厚度，SW-高溫時(shí)實(shí)測(cè)的帶材厚度，α-膨脹系數(shù)，ΔT-測(cè)量時(shí)帶材溫度與室溫之間的溫度差。
合金補(bǔ)償公式為Ai＝1+∑[G％(x)/100·(Ai(ρ)-cor(x))]式中Ai-合金補(bǔ)償系數(shù)，G％(x)-合金成分x所占的重量百分比，Ai(ρ)-cor(x)-合金成分x的密度補(bǔ)償系數(shù)，ρ-帶材的密度。
九點(diǎn)厚度測(cè)量結(jié)果傳送給凸度控制系統(tǒng)參與凸度控制，中心點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果還同時(shí)送給厚度控制系統(tǒng)參與厚度閉環(huán)控制。三射源九探測(cè)器X射線凸度測(cè)量?jī)x成功應(yīng)用于2400型熱軋機(jī)上，九點(diǎn)厚度測(cè)量結(jié)果的靜態(tài)精度好于厚度的±0.15％，動(dòng)態(tài)精度好于厚度的±0.2％。
以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作了進(jìn)一步說(shuō)明，給出的例子僅是應(yīng)用范例，不能理解為對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的一種限制。
權(quán)利要求
1.X射線凸度測(cè)量?jī)x，包括X射線源、探測(cè)器，由X射線源發(fā)出X射線穿透被測(cè)帶材，輻射能部分被吸收，位于帶材另一側(cè)的探測(cè)器測(cè)定輻射強(qiáng)度，其特征在于設(shè)有三個(gè)X射線源和九個(gè)X射線探測(cè)器，三個(gè)X射線源安裝于C形架的上臂，在C形架底部的相對(duì)位置安裝有九個(gè)X射線探測(cè)器，并沿寬度方向成對(duì)稱均勻分布，C形架的橫向移動(dòng)進(jìn)入或退出軋制線；中心線測(cè)量單元對(duì)準(zhǔn)被測(cè)帶材寬度方向的中心位置，測(cè)量帶材中心線厚度，描述帶材沿長(zhǎng)度方向的厚度分布，將厚度信號(hào)傳送給厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)和凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)；九點(diǎn)測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理將結(jié)果輸送到凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線凸度測(cè)量?jī)x，其特征在于每個(gè)X射線源對(duì)應(yīng)三個(gè)探測(cè)器，每三個(gè)探測(cè)器為一排，中間的一排與左右的兩排呈平行錯(cuò)位排布，相應(yīng)地，三個(gè)X射線源也錯(cuò)位排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線凸度測(cè)量?jī)x，其特征在于射線源安裝面的水平度誤差小于1/2000，探測(cè)器安裝面的水平度誤差小于1/2000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的X射線凸度測(cè)量?jī)x，其特征在于射線源安裝面與探測(cè)器安裝面的平行度誤差小于1/2000。
全文摘要
本發(fā)明提供一種X射線凸度測(cè)量?jī)x，三個(gè)X射線源安裝于C形架的上臂，在C形架底部的相對(duì)位置安裝有九個(gè)X射線探測(cè)器，并沿寬度方向成對(duì)稱均勻分布，每個(gè)X射線源對(duì)應(yīng)三個(gè)探測(cè)器，C形架的橫向移動(dòng)進(jìn)入或退出軋制線；中心線測(cè)量單元對(duì)準(zhǔn)被測(cè)帶材寬度方向的中心位置，測(cè)量帶材中心線厚度，描述帶材沿長(zhǎng)度方向的厚度分布，將厚度信號(hào)傳送給厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)和凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)；九點(diǎn)測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理將結(jié)果輸送到凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明取消專為厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)配置的測(cè)厚儀，實(shí)時(shí)測(cè)量板帶材的橫斷面凸度分布，測(cè)量信號(hào)同時(shí)傳送給厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)和凸度自動(dòng)控制系統(tǒng)，參與板帶材的縱向和橫向厚度控制，更好地提高板帶材的板形精度。
文檔編號(hào)B21B38/04GK1962102SQ20061009794
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者楊雙成, 李獻(xiàn)國(guó), 鄒凱 申請(qǐng)人:蘇州有色金屬加工研究院